时间敏感网络流量调度算法研究综述

时间敏感网络（Time-sensitive Networking,TSN）是一种新型确定性网络,具有低时延、低抖动等特点,能够满足现代网络传输控制的要求。流量调度是TSN标准中关键技术之一,用于确保流量传输的服务质量。首先对时间敏感网络的发展背景、重要机制、应用场景进行阐述,着重研究5种时间敏感网络流量调度机制,包括基于时间的整形机制、基于信用值的整形机制、循环队列转发机制、帧抢占机制以及异步流量整形机制;然后,分析了流量调度算法的研究现状,归纳和总结了时间触发（Time-triggered,TT）流和事件触发（Event-triggered,ET）流的调度算法,分析了目前流量调度算法存在的问题;最后,指出了TSN流量调度算法的发展方向和趋势。     

一种基于时间敏感网络的变电站确定性网络架构优化方法

新型智能变电站网络基于传统以太网尽力而为转发机制,在突发大流量时难以保证敏感流量可靠传输。文中提出一种基于TSN（时间敏感网络）的变电站网络架构优化方法,根据敏感SV报文的传输特性,采用TSN协议簇中IEEE802.1Qbv、IEEE 802.1AS结合的时间门控调度机制,在敏感流量到来的时隙开辟专用通道保证其以最佳时延通过;采用TSN协议簇中IEEE 802.1Qci技术对网络所有流量进行过滤管理,保障敏感流量能进入专用通道并阻挡其他流量误入。经模拟变电站实际场景组网验证表明,相对于传统以太网,时间敏感网络能确保网络拥塞时敏感流量能够以最大时延2.17μs、平均抖动0.16μs的最佳时延抖动传输。     

交换机的时间感知整形器的设计

时间敏感网络（TSN）是应用于未来工业网络实时性的一种增强型以太网技术。作为主要关键技术之一,流量调度机制决定了时间敏感网络数据传输的确定性和实时性,对其进行研究是非常具有价值的。在研究了802.1Qbv标准中所定义的时间感知整形器的实现机制和完整的处理流程的基础上,提出了一种时间感知整形器调度机制的设计。将整个设计在自研的TSN交换机平台上进行组网测试,验证了调度器可支持时间敏感业务流的确定性传输。     

时间敏感网络流量整形技术综述

在保持与标准以太网兼容的基础上,基于以太网协议的时间敏感网络(TSN)通过建立网络时间同步、流量调度等手段,使得网络同时具备传输实时信号的能力.流量整形作为TSN关键技术,在解决时间敏感流传输的实时性和确定性问题方面至关重要.TSN目前主要的流量整形措施有4种,包括基于信用的整形技术(CBS)、时间感知整形调度技术(T...     

下一代车载时间敏感网络架构设计与调度评估

智能网联汽车(Intelligent Connected Vehicle, ICV)是未来汽车行业发展的主要方向之一,其对车载网络通信的带宽、延迟出了较高的要求。针对该要求,提出了基于以太网的电子电气架构(Electronic/Electrical Architecture, EEA);在分析基于IEEE802.1Qbv的时间敏感网络(Time-sensitive Networking, TSN)传输调度机制的基础上,实现了控制数据流和传感器数据流的增量式调度。通过评估和对比,TSN拥有更高的带宽、更低的传输时延,有望成为下一代车载网络。     

时间敏感网络时隙感知循环排队转发流量整形机制

时间敏感网络是智能工厂内网的核心技术之一。智能工厂内存在多种需求各异的业务流。为保证关键业务流的性能，同时提升网络带宽利用率，该文提出一种时隙感知循环排队转发流量整形机制(TSA-CQF)。TSACQF通过将低优先级流量插入CQF奇偶队列中剩余可用时隙中传输提高带宽利用率。TSA-CQF机制包括低优先级流量的时隙感知插入和全局流量规划两个部分。低优先级流量的时隙感知插入是在CQF队列出队时，通过感知奇偶队列剩余时隙的大小，将低优先级流量插入到奇偶队列的剩余时隙进行传输。将全局流量规划建模为多条件约束目标优化问题，通过模拟退火算法求解，完成全局流量的调度，提高可调度流数目，进一步提高资源利用率。仿真结果表明，在混合流量条件下TSA-CQF比传统CQF机制平均提高了带宽利用率11.29%。与传统的CQF相比，TSA-CQF在牺牲一定调度策略生成时间的前提下，能明显提高带宽利用率并且降低最坏端到端时延。     

有线无线融合的卫星时间敏感网络流调度研究

随着空间通信任务日趋复杂化,尤其是对时间敏感的需求不断提升,一方面要求星内系统的高带宽、可靠性和实时性;另一方面星间无线链路也应具备低时延和高可靠性。但由于卫星内部有线链路与星间无线链路差异大,业务数据经过有线和无线链路联合传输时,容易引发节点拥塞,而无法保障时敏业务的时延有界需求。为了提升数据在空间网络传输的实时性,该文提出了一种有线无线融合的时间敏感网络(TSN)流调度方案,首先对有线和无线链路资源分配与终端时延关系进行分析建模,并通过TSN控制器收集终端时敏需求,构建以全网时敏业务端到端最小平均时延为优化目标,然后采用基于增强精英保留遗传算法进行方案的快速求解。通过Pycharm对比测试时隙分配算法的性能,同时设计实现基于EXata网络仿真平台的低轨卫星TSN系统,并搭建实验场景进行试验验证。测试结果表明,该文所提出的流联合调度方案能够为空间时敏任务提供有界、稳定的时延保障。     

多模态网络中时间敏感网络模态的智能调度机制

针对多模态网络中时间敏感网络模态转发调度不确定、求解时间长等问题,提出了一种基于CSQF的时间敏感网络模态的联合路由与调度机制。综合考虑有界时延需求、网络状态和不同的路由机制,建立联合缓存队列和路由的混合资源调度模型,旨在优化整个网络的资源使用。基于深度强化学习方法,利用流量特征与缓存队列利用率来预测下一循环的缓存利用率。此外,基于多队列CSQF转发调度机制和基于缓存利用率的显式路由算法,提出了一种迭代调度算法,实现了确定性转发和资源分配。仿真结果表明,所提机制可以根据网络的资源使用情况有效地调整确定性应用的传输调度,与其他离线调度机制相比,具有更好的调度性能。     

卫星动态链路上的可预知确定性流量调度

随着卫星网络的高速发展，卫星之间的动态链路上也出现了确定性传输需求。结合卫星链路的可预知动态特性，提出了运动平台上的时间敏感网络(Time Sensitive Network, TSN)调度机制，研究适用于链路变化的动态调度算法。在基于信用整形(Credit Based Shaper, CBS)算法模型基础上，研究分析CBS在动态变化网络场景中的时延特性。结合所建立的CBS分析模型，研究了带宽占比对于不同等级链路所起的作用。同时根据分析结果设计带宽调整方案，改进CBS算法，并提出链路切换保护机制，用以避免数据在链路状态切换过程中出现丢失。提出的动态方案不仅能提高卫星网络的数据转发确定性，并且能够根据不同数据帧的时延要求灵活分配带宽。     

时间敏感网络中基于网络演算的队列分析与优化

时间敏感网络（TSN）中循环队列转发（CQF）机制保留了时间感知整形中门控调度的转发可控特性，同时又降低了门控列表配置的复杂度，但是缓存队列的长度作为一个关键参数直接影响着网络的调度性能，并且在实现时受到硬件资源的约束。为了寻找到合适的CQF队列长度值以实现网络系统设计的性能和成本的优化，提出了一个基于网络演算的CQF性能分析方法。通过曲线模型的构建和计算，分析流量传输时延和积压的性能上界值，从而选择出合适的队列长度值。通过不同场景的实验，得到了不同流特性参数对队列长度选择的影响。     

基于IEEE 802.1AS的TSN时间同步系统设计

时间敏感网络(Time?Sensitive?Network,TSN)使得以太网具有低延迟、低抖动以及确定性传输的优势.作为TSN技术体制的基础,时间同步能够确保TSN网络中的终端和节点设备具有相同的时间基准.基于Xilinx?Zynq?FPGA平台,采用软硬件协同设计的方法,提出实现IEEE?802.1AS时间同步所需的最佳主时钟选择、时间同步树建立以及时间校准的软硬件具体实现方案,给出具体的算法流程并进行分析.     

确定性网络的5G TSN技术演进探讨

介绍确定性网络技术中的5G TSN（时间敏感网络）技术，从5G与TSN网络的融合架构开始，重点分析5G TSN的演进方向，包括内生确定性UE（终端）-UE组网、TSN的灵活授时机制、时钟源的可靠性增强、高可靠传输能力开放、与DetNet互通的L3确定性能力支持、分布式TSN网络管理模型。通过技术演进的展现，明晰相关行业业务应用的具体形态，针对特定的需求，构建更高效的确定性网络。最后，结合当前的技术应用场景，总结5G TSN的现实意义，为相关的技术选型提供一些参考。     

TSN与移动网络前传架构融合研究

时间敏感网络(TSN)作为新一代以太网技术,实现数据的有界确定低时延传输,鉴于以太的前传网络用户数据具有时间敏感性,需要研究如何把TSN技术引入前传网络。首先对TSN和移动前传网络进行了介绍,然后探讨了TSN和前传网络架构的融合,以及前传网络引入TSN需要用到的关键技术,最后对TSN和前传网络融合部署可能遇到的问题进行了分析。     

智能工厂场景下的5G与TSN技术融合应用

5G和时间敏感网络（Time-Sensitive Networking,TSN）技术融合能够实现高效、可靠的生产过程。深入探讨5G和TSN技术在智能工厂中的融合应用,考虑智能工厂对高带宽、低延迟和高可靠性通信的需求。研究内容涵盖5G与TSN的融合架构设计,以及智能工厂中自动化生产线和物流监控的具体应用场景,旨在展示5G与TSN技术融合在智能工厂中的可行性和优势,推动智能工厂可持续发展。     

时间敏感网络研究现状及发展趋势

时间敏感网络是新一代确定性网络技术,其主要面向工业物联网,工业自动化,车载网络以及航空航天电子系统网络等安全关键领域.该技术以标准以太网为基础,扩展了时间同步、时间感知流量调度和流无缝冗余传输的能力,支持实时数据和非实时数据共网传输,可实现信息网络与控制网络的融合.本文调研了近年来时间敏感网络技术的研究现状并进行了系统...     

基于门控制的星载时间敏感网络调度算法

空间信息网络中时间敏感业务的实时性、确定性和可靠性要求对基于存储转发方式的传统以太网交换提出巨大挑战。提出一种基于门控制的星载时间敏感网络调度算法,设计星载时间敏感网络交换方案;针对卫星业务突发的特点,提出一种基于时分复用的门控制列表生成方法,对该调度算法在不同业务流量特征背景下的确定性时延及时延抖动性能进行仿真分析。仿真结果表明,所提算法的最小时延减小至10 μs量级,最小时延抖动为0,满足空间时间时敏业务的确定性传输要求,提高了空间信息网络业务传输的确定性、可靠性、灵活性。     

面向时间敏感网络的5G无线网增强技术研究

5G确定性网络是目前产业界正在积极推动的全新工业通信技术。为了逐步实现确定性传输,3GPP引入了时间敏感通信技术,与超可靠低时延通信技术相比,进一步在时延抖动和时间同步方面对5G网络进行了增强,从而实现端到端的时间敏感通信服务。介绍了时间敏感通信技术特点和标准进展,时间敏感通信技术以时间敏感网络与5G网络融合的网络架构为基础,通过精确时间同步机制提高时间同步精度,通过服务质量和调度增强机制降低业务时延、提高传输可靠性,通过以太网头压缩技术提高传输效率。     

一种基于OpenFlow的多路径传输机制

针对高连通度数据中心网络存在吞吐量低、网络负载均衡差等流量工程问题,该文提出一种基于OpenFlow的多路径传输(OpenFlow based Multipath Transmission, OFMT)机制。借助OpenFlow集中控制的优势,OFMT为每条流精确计算传输路径,将网络中的流量优化分配到端到端的多条路径上,并通过周期性轮询和动态调度实现良好的负载均衡,进而提高数据中心网络吞吐量。实验结果表明,在相同的网络流量负载下,OFMT与较典型数据中心传输协议相比,有效提高了网络的吞吐量,并降低了流完成时间。     

时间敏感网络与5G融合关键技术研究

时间敏感网络(TSN)以标准有线以太网为基础,通过一系列标准化协议定义,使得传统以太网具备确定性传输的能力以及较好的兼容性.而随着5G标准的完善和技术的发展,5G网络的广覆盖、低时延、高可靠等特性除了可满足TSN基础的确定性传输需求,还能为其提供广泛灵活的无线连接.首先介绍了TSN的关键技术;然后分析了5G时间敏感相关...     

面向航天器有线无线混合场景的流调度机制研究

随着各国深空探测任务的开展,空间站的建设需求日益增加,而航天器内部大量的数据通信总线在一定程度上影响了航天器的有效载荷。因此,该文将无线通信方式引入到航天器通信系统设计中,但传统无线通信难以保障时敏数据的端到端传输时延,该文提出了一种有线无线融合的时间敏感网络(TSN)流调度方案。设计了一种上下行时隙分离的TDMA时隙分配机制,通过对航天器内部业务类型与有线无线融合传输链路的时延关系进行建模分析,构建了以时敏业务平均端到端时延最小的目标函数,采用粒子群算法对时隙分配方案进行快速求解。最后在Pycharm平台对所提算法进行对比测试,并在EXata网络仿真平台搭建航天传感器采集网络进行验证。实验结果表明,该文所提出的有线无线融合流调度方案能为时敏业务提供稳定、有界的时延保障。